DTV 2014/15Cvičenie 1,2,3

Fotometria, rozmer obrazu, rozklad obrazu, max. frekvencie,základy TV prenosu

Ľ. MacekováTU v Košiciach, 2013

Úvod do semestra

. . .

FotometriaZákladné fotometrické veličiny

Názov ozn. Definícia jednotka def. jednotky a vzťahy

Svetelný tok Φ Tok žiarivej en. za jednotku času

1 lumen [lm]

...

Svietivosť I Pomer svetel.toku k priest.uhlu

1candela [cd]

viď ďalej

Intenzita osvetlenia

E Hustota svetel.toku na plochu

1 lux [lx],1 phot [ph]=104lx

Vyžarovanie H

Jas B Pomer svietivosti k zdanlivej ploche zdroja

1 nit [nt]1 stilb [sb]1sb=104nt

Kontrast K Pomer najväčš.a najm. jasu

-

Koef.odrazu (reflexia)

kR Pomer odr.toku Φo k celk.dopad. svet.toku Φc

-

Koef.priepustnosti

kT Pomer prepusteného toku Φp k celk.dopad. Φc

-

Vzťahy:Svietivosť I: I = ΔΦ/ Δωa) bod.zdroj I=Φ/4πb) ploš.zdroj I=Φ/πcosα, tzv.Lambertov z., α – uhol meraný od kolmice

dopadu

Intenzita osvetl. E: Ε = ΔΦ / ΔSc) bod.zdroj - kolmý dopad E = I/ l2

d) bod. zdroj - šikmý dopad E = I cos α / l2

e) ploš.zdroj - povrch gule s polomerom r: E = I / (r2 + l2)

Jas: B = ΔΙα / (ΔS cos α)ΔΙα = ΔΙn cos αΒ= pre zdroje s konštantne rozloženou svietivosťou B=

Kontrast: Koef.odrazu Koef.priepustnostiK = Bmax / Bmin kR= Φo / Φc kT = Φp / Φc

Príklady

Príklad 1Biela difúzna plocha s rozmermi 3 x 3 m je osvetlená zo vzdialenosti l = 2 m svietidlom, ktoré má v tomto smere svietivosť I = 800 cd . Smer dopadu zviera s normálou k osvetlenej ploche uhol α=30°. Koef. reflexie plochy je kR = 0,85. Vypočítajte:a) intenzitu osvetlenia plochy Eb) svetelný tok dopadajúci (Φd)c) svetelný tok odrazenýd) jas plochy Be) vyžarovanie plochy Hf) svietivosť plochy In v smere normály

Rozmery obrazu a obrazoviekVideo: 4 : 3 , 16 : 9

Film: 35mm film 3:2, kino 1.85: 1; 2.39 : 1

http://www.videoconverterfactory.com/glossary/resolution.html

http://sites.hardwarezone.com/sg/hdtv-guide/specifications-guide.shtml

Vlastnosti oka a rozklad obrazu

http://www.haystack.mit.edu/edu/pcr/resolution/resworksheet.htm

- max. schopnosť uhlového rozlíšenia: 1 minúta (1’ = (1/60 )° oblúkového uhla)- necht na malíčku vystretej ruky - 1 °, palec 2 °, šírka

dlane 10 °- riadky obrazového rozkladu nesmú byť

pozorovateľné pozorovacia vzdialenosť musí byť asi 3400 x väčšia ako vzdialenosť medzi riadkami na danej obrazovke:

l = 3400 x (výška obr. : poč.riadkov)

Príklad:a)SDTV - p.r. 480. Vypoč. počet. horiz. pixelov a pozorovaciu vzdialenosť ako násobok uhlopriečky b) pozor. vzdialenosť pri uhlopriečke 55 cm.c)HDTV – p.r. 1080 – podobné úlohy ...

Časo-priestorová doména(zotrvačnosť oka...)

Model digitálneho obrazu a obrazovej sekvenciematice M x N bodov (pixelov)úroveň jasu: 8 bit/pixel (ČB obraz)

3 x 8 bit /pixel - dig. vyjadrenie farby (napr. RGB

obrazová sekvencia = (n snímok / sec.) čas, t.j. obrovské množstvo dát

M

N

9

celkový objem dát: M x N x 8 x n x počet sekúnd (dosť... )

Spracovanie = filtrácia – všeobecne:operácia s hodnotami vzoriek „bežiaceho“ filtračného okna

10

- pre farebné obrazy – zložkové (každý zložkový obraz R,G,B sa spracuje zvlášť) a vektorové filtre (farba = vektor vo farebnom priestore)

- vektorové filtre zachovávajú fareb.odtieň a fareb. hrany

Zotrvačnosť oka – ako ju využiť, aby sme nevnímali blikanie a rastrovanie obrázkov?

- počet snímok za 1 sec. (24 až 60 )- počet riadkov vs. vzdialenosť pozorovania- + linearita jasovej stupnice (korekcia gamma) + farebné rozlíšenie

Súvislosť s prenosom – dátové rýchlosti, nosné frekvencie a šírky TV kanálov; Tv pásma ....

12

Ako to všetko súvisí s prenosom TV signálu ...

13

Rozloženie a vytvorenie obrazu riadkovaním

Princíp rozkladu obrazu v analógovej TV:

14

15-a to ešte nie je všetko

Prekladané riadkovanie: najprv nepárne, potom párne riadky ( 2 preložené polsnímky, časovo nasledujúce za sebou)

16Obr. Maximálne rozlíšenie

-a to všetko 25 x za sekundu (50 preložených polsnímok = 25 snímok)

pri pomere strán 4 : 3

17

Otázky:- Aká je riadková (horizontálna) frekvencia fH pri vyššie uvedenom rozklade (čiže počet r. za sek.)?

-Aká je max. obrazová frekvencia (max. počet zmien jasu za sek.) pri pomere strán obrazu 4 : 3 (pre max. rozlíšenie) ?

„snímková“ (polsnímková, vertikálna) frekvencia (počet polsnímok za sek.) fV = 50 Hz

Riešenie: 625 r. x 25 snímok za sek. = 15 625 = fH

Riešenie: 625 r. x ((4/3) x 625) plôšok v riadku x (½) x 25 snímok za sek. = cca. 6,5 . MHz = fo max

18

pojem: Rozlíšenie • Počet obrazových elementov

rozložených na displeji• Rozlíšenie v TV je limitované:

– Snímacím zariadením– Vzorkovaciou rýchlosťou– Prenosový systém / šírka pásma– Zobrazovacie zariadenie

• Odstup bodov, luminofor• zaostrenie & zbiehanie

– Vzdialenosť sledovania / veľkosť obrazovky

– Ľudské oko

• Typické SDTV systémy sa pokúšajú preniesť 720 bodov na riadok [3]

19

- nie všetky činné riadky sú viditeľné (neobsahujú obraz. moduláciu):

20

Skutočná dráha lúča v CRT-obrazovke (Cathode Ray Tube) na konci nepárnej polsnímky, počas „snímkového“ (polsnímkového) spätného behu a na zač. párnej polsnímky

21

Čo všetko ešte musí byť v TV signáli okrem obrazovej informácie?

-okrem rôznych komfortných vymožeností, bežných pre dnešnú dobu musí signál obsahovať:

-synchronizačnú a zatemňovaciu zmes

-farebnú moduláciu a farebný synchronizačný signál

-zvuk

Aj do analógového signálu sa pridáva ešte:

-teletext

-ďalší zvuk (ďalšie zvuky)

-meracie signály

-kód pre zakódované kanály

-a i.

viď ďalej

22Obr. Obsah zatemňovacieho intervalu v TV signáli – čo všetko sa nachádza v zatemnených riadkoch (nie obrazová informácia)

23

Obr. Ilustrácia obrazovej modulácie

(negatívnej, t.j. Ubielej < Učiernej)

riadok a

24

Obr. Úplný obrazový (ČB, analógový) signál v 2 po sebe nasledujúcich polsnímkach

25

TV norma (pôvodne pre analógovúTV) –

-vzťahy medzi amplitúdou obrazovej modulácie a synchronizačnou zmesou

- časové rozdelenie a trvanie zatemňovacích a synchronizač. impulzov

čierny riadok

biely riadokstúpajúca (stupňovito, lineárne) úroveň jasu

aktívna (viditeľná) časť riadku

neviditeľná (zatemnená) časť r.

na osciloskope

26

TV – norma - pokračovanie:

-typ obrazovej modulácie (pozitívna , negatívna – táto je energ. úspornejšia)

-počet riadkov v obraze (625, 525)

- snímková frekvencia (50, 60)

- riadková frekvencia (15625, 15750)

- šírka pásma obrazového signálu (6 MHz, 5 MHz, ...)

- odstup (hlavnej) nosnej zvuku od nosnej obrazu (6,5 MHz, 5,5 MHz, ...)

- šírka (analógového) TV kanála (8 MHz, 7 MHz, ...)

- atď.

Sústavy farebnej televízie (farebná modulácia, kódovanie)

-nezávisle (takmer) na type TV normy

-PAL a jej generácie, SECAM (asi už minulosť), NTSC (bola prvá, a bola základom)

27

Nová situácia v spektre: + farebný signál (jeho spektrum)

obrazové spektrum

nosná farby

nosná zvuku

28

TELEVÍZNY KANÁL n

8 MHz(D), 7 MHz(B)

Nosná frekvencia obrazu

PAL

Nosné frekvencie zvuku

TELEVÍZNY KANÁL n+1

Farebné pásmo

29[1]

Obrazový signál farebný (v norme PAL)

Farebný signál

(v meracom obrazci s klesajúcou úrovňou jasu)

30

Vzorkovanie (potom kvantizácia) a kódovanie analógového signálu – podľa štandardu ITU-T BT.601

Digitalizácia signálu

- keď vzniká z analógového

31

Referencie

[1] Tektronix: Guide to Digital Television Systems and Measurements, 1997

[2] V. Vít: Televizní technika, přenosové barevné soustavy, BEN, Praha 1997

[3] N. Pickford: prezentácia Advanced communication topics. Univ. of Canberra